第11章并發(fā)11.1線程的創(chuàng)建與啟動(dòng)11.2線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換11.3線程調(diào)度11.4后臺(tái)線程11.7綜合實(shí)例11.5線程互斥11.6線程同步11.1線程的創(chuàng)建與啟動(dòng)11.1.1繼承java.lang.Thread類Thread類代表線程類，它的常用方法如下：staticThreadcurrentThread()：返回當(dāng)前正在運(yùn)行的線程對(duì)象的引用。staticvoidyield()：暫停當(dāng)前正在運(yùn)行的線程對(duì)象，并運(yùn)行其他線程。staticvoidsleep(longmillis)throwsInterruptedException：在指定的毫秒數(shù)內(nèi)讓當(dāng)前正在運(yùn)行的線程休眠(暫停執(zhí)行)，此操作受到系統(tǒng)計(jì)時(shí)器和調(diào)度程序精度和準(zhǔn)確性的影響。該線程不執(zhí)行釋放對(duì)象鎖的操作。millis表示以毫秒為單位的休眠時(shí)間。voidstart()：使該線程開始運(yùn)行，Java虛擬機(jī)調(diào)用該線程的run()方法，該線程與其他線程并發(fā)執(zhí)行。voidrun()：如果該線程是使用實(shí)現(xiàn)Runnable接口的對(duì)象構(gòu)造的，則調(diào)用該Runnable對(duì)象的run()方法；否則，該方法不執(zhí)行任何操作并返回。Thread的子類應(yīng)該重寫該方法。voidinterrupt()：設(shè)置線程的中斷標(biāo)記位，請(qǐng)求線程停止運(yùn)行。finalvoidsetPriority(intnewPriority)：更改線程的優(yōu)先級(jí)。finalintgetPriority()：返回線程的優(yōu)先級(jí)。11.1.1繼承java.lang.Thread類finalvoidsetName(Stringname)：改變線程名稱，使之與參數(shù)name相同。finalStringgetName()：返回該線程的名稱。finalvoidjoin()throwsInterruptedException：等待該線程終止。finalvoidsetDaemon(booleanon)：將該線程標(biāo)記為守護(hù)線程或用戶線程。當(dāng)正在運(yùn)行的線程都是守護(hù)線程時(shí)，Java虛擬機(jī)退出。該方法必須在啟動(dòng)線程前調(diào)用。 longgetId()：返回該線程的標(biāo)識(shí)符。線程ID是一個(gè)正的長整型數(shù)，在創(chuàng)建該線程時(shí)生成。線程ID是唯一的，在線程終止之前一直保持不變。線程終止后，該線程ID可以被重新使用。

用戶的線程類只需要繼承Thread類，并重寫Thread類的run()方法即可。通過調(diào)用用戶線程類的start()方法即可啟動(dòng)該線程。 【例11.1】繼承Thread類實(shí)現(xiàn)多線程。11.1.2實(shí)現(xiàn)Runnable接口另一種創(chuàng)建線程的方式是實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口，它只有一個(gè)run()方法。當(dāng)使用Thread(Runnablethread)方式創(chuàng)建線程對(duì)象時(shí)，需為該方法傳遞一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的對(duì)象，這樣創(chuàng)建的線程將調(diào)用實(shí)現(xiàn)Runnable接口的對(duì)象的run()方法?！纠?1.2】實(shí)現(xiàn)Runnable接口實(shí)現(xiàn)多線程。11.2線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換1.新建狀態(tài)(New)用new操作符創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象時(shí)，例如用newThread(t)，線程還沒有開始運(yùn)行。此時(shí)線程處在新建(new)狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)線程處在新建狀態(tài)時(shí)，程序還沒有開始運(yùn)行線程中的代碼。在線程可以運(yùn)行之前，還有一些工作要做。2.就緒狀態(tài)(Runnable)當(dāng)一個(gè)線程對(duì)象創(chuàng)建后，其他線程調(diào)用它的start()方法，該線程就進(jìn)入就緒狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，只要調(diào)度器把時(shí)間片分配給線程，線程就可以運(yùn)行。也就是說，在任意時(shí)刻，線程可以運(yùn)行也可以不運(yùn)行，這不同于死亡狀態(tài)和阻塞狀態(tài)。Java虛擬機(jī)為它創(chuàng)建方法調(diào)用棧和程序計(jì)數(shù)器。處于這個(gè)狀態(tài)的線程位于可運(yùn)行池中，等待獲得CPU的使用權(quán)。Java不區(qū)分就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)。11.2線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.阻塞狀態(tài)(Blocked)阻塞狀態(tài)是指線程因?yàn)槟承┰蚍艞塁PU，暫時(shí)停止運(yùn)行。當(dāng)線程處于阻塞狀態(tài)時(shí)，Java虛擬機(jī)不會(huì)給線程分配CPU，直到線程重新進(jìn)入就緒狀態(tài)，它才有機(jī)會(huì)得到運(yùn)行。例如，一個(gè)線程使用同步socket操作讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而恰恰此時(shí)網(wǎng)絡(luò)繁忙，或者遠(yuǎn)方主機(jī)無法響應(yīng)，那么該線程必定會(huì)由于等待遠(yuǎn)端主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包而進(jìn)入阻塞狀態(tài)；或者，在線程體內(nèi)調(diào)用了同步對(duì)象的wait()方法，線程也會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)。一個(gè)線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)可能有如下原因：通過調(diào)用sleep(milliseconnds)使線程進(jìn)入休眠狀態(tài)，線程在指定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)運(yùn)行。 (2) 通過調(diào)用wait()方法使線程掛起，直到線程得到了notify()或notifyAll()消息，線程才會(huì)進(jìn)入就緒狀態(tài)。 (3) 線程在等待某個(gè)輸入、輸出完成。 (4) 線程試圖在某個(gè)對(duì)象上調(diào)用同步控制方法，但是對(duì)象鎖不可用，因?yàn)榱硪粋€(gè)對(duì)象已經(jīng)獲取了這個(gè)鎖。

【例11.3】調(diào)用sleep()方法使主線程睡眠，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，讓客戶線程得到CPU。11.2線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換4.死亡狀態(tài)(Dead)當(dāng)線程退出run()方法時(shí)，就進(jìn)入死亡狀態(tài)，該線程結(jié)束生命周期。線程有可能是正常執(zhí)行完run()方法而退出，也有可能是遇到異常而退出run()方法。11.3線程調(diào)度如果希望明確地讓一個(gè)線程給另一個(gè)線程運(yùn)行的機(jī)會(huì)，可以采取以下辦法之一：調(diào)整各個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)。讓處于運(yùn)行狀態(tài)的線程調(diào)用Thread.sleep()方法。讓處于運(yùn)行狀態(tài)的線程調(diào)用Thread.yield()方法。讓處于運(yùn)行狀態(tài)的線程調(diào)用另一個(gè)線程的join()方法。11.3.1調(diào)整各個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)所有處于就緒狀態(tài)的線程根據(jù)優(yōu)先級(jí)存放在可運(yùn)行池中，優(yōu)先級(jí)低的線程獲得較少的運(yùn)行機(jī)會(huì)，優(yōu)先級(jí)高的線程獲得較多的運(yùn)行機(jī)會(huì)。Thread類的setPriority(int)和getPriority()方法分別用來設(shè)置優(yōu)先級(jí)和讀取優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)用整數(shù)表示，取值范圍是1～10，Thread類有以下3個(gè)靜態(tài)常量。MAX_PRORITY：取值為10，表示最高優(yōu)先級(jí)。MIN_PRIORITY：取值為1，表示最低優(yōu)先級(jí)。NORM_PRIORITY：取值為5，表示默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)?！纠?1.4】調(diào)整線程的優(yōu)先級(jí)，調(diào)整線程對(duì)象t2的優(yōu)先級(jí)為最高級(jí)。11.3.2線程讓步當(dāng)前運(yùn)行的線程調(diào)用yield()方法，使它暫時(shí)放棄CPU，給其他線程一個(gè)執(zhí)行的機(jī)會(huì)，但當(dāng)前線程仍處于運(yùn)行態(tài)，這是因?yàn)镴ava中沒有進(jìn)一步區(qū)分運(yùn)行態(tài)與就緒態(tài)。線程調(diào)用yield()，并不一定保證它會(huì)放棄CPU給其他線程。Java的線程調(diào)度器根據(jù)調(diào)度算法，仍可能使它繼續(xù)占用CPU運(yùn)行。若該線程的優(yōu)先級(jí)高，即使它調(diào)用yield()，低優(yōu)先級(jí)的線程仍不會(huì)占用CPU運(yùn)行。因?yàn)閥ield()方法只給相同或更高優(yōu)先級(jí)的線程以執(zhí)行的機(jī)會(huì)，如果當(dāng)前系統(tǒng)中沒有相同或更高優(yōu)先級(jí)的線程，該方法調(diào)用不會(huì)產(chǎn)生任何效果，當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行?！纠?1.5】當(dāng)前線程調(diào)用yield()方法暫時(shí)放棄CPU，給其他線程運(yùn)行的機(jī)會(huì)。sleep()方法和yield()方法都是Thread()類的靜態(tài)方法，都會(huì)使當(dāng)前處于運(yùn)行狀態(tài)的線程放棄CPU，把運(yùn)行機(jī)會(huì)讓給別的線程。兩種的區(qū)別在于：(1) sleep()方法會(huì)給其他線程運(yùn)行的機(jī)會(huì)，而不考慮其他線程的優(yōu)先級(jí)，因此會(huì)給較低優(yōu)先級(jí)線程一個(gè)運(yùn)行的機(jī)會(huì)；yield()方法只會(huì)給相同優(yōu)先級(jí)或者更高優(yōu)先級(jí)的線程一個(gè)運(yùn)行的機(jī)會(huì)。(2)當(dāng)線程執(zhí)行了sleep(longmillis)方法后，將轉(zhuǎn)到阻塞狀態(tài)，參數(shù)millis指定睡眠時(shí)間；當(dāng)線程執(zhí)行了yield()方法后，線程仍處于可就緒態(tài)。11.3.3合并線程一個(gè)線程可以在其他線程上調(diào)用join()方法，則當(dāng)前運(yùn)行的線程將被掛起，直到目標(biāo)線程運(yùn)行結(jié)束，它才恢復(fù)運(yùn)行。也可以在調(diào)用join()方法時(shí)帶上一個(gè)超時(shí)參數(shù)，這樣如果目標(biāo)線程在這段時(shí)間到期時(shí)還沒有結(jié)束的話，join()方法總能返回。【例11.6】主線程調(diào)用了客戶線程的join()方法，主線程將等到客戶線程運(yùn)行結(jié)束后，才會(huì)恢復(fù)運(yùn)行。11.4后臺(tái)線程后臺(tái)線程是指為其他線程提供服務(wù)的線程，也稱為守護(hù)線程。Java虛擬機(jī)的垃圾回收線程是典型的后臺(tái)線程，它負(fù)責(zé)回收其他線程不再使用的內(nèi)存。主線程在默認(rèn)的情況下是前臺(tái)線程，由前臺(tái)線程創(chuàng)建的線程在默認(rèn)的情況下也是前臺(tái)線程?？赏ㄟ^調(diào)用Thread類的setDaemon(true)方法，把一個(gè)線程設(shè)置為后臺(tái)線程。Thread類的isDaemon()方法用來判斷一個(gè)線程是否是后臺(tái)線程?！纠?1.7】將daemon線程設(shè)為后臺(tái)線程，主線程main()方法中的代碼執(zhí)行完畢時(shí)，由于只剩下后臺(tái)線程，無論daemon是否運(yùn)行結(jié)束，main()主線程都結(jié)束，這意味著整個(gè)程序運(yùn)行結(jié)束。11.5線程互斥11.5.1臨界區(qū)所謂臨界區(qū)，就是讀/寫同一個(gè)共享變量的程序段。若所有的線程都是獨(dú)立地與其他線程沒有任何聯(lián)系地運(yùn)行，則問題就會(huì)簡單得多，以至不用加以特別考慮，但實(shí)際情況要復(fù)雜得多。最常見的典型情況之一是，兩個(gè)或多個(gè)線程共享同一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，有些線程對(duì)該數(shù)據(jù)區(qū)寫，有些線程對(duì)該數(shù)據(jù)區(qū)讀，還有些線程對(duì)該數(shù)據(jù)區(qū)既讀又寫，這個(gè)共享的數(shù)據(jù)區(qū)就是一個(gè)共享變量。對(duì)共享變量進(jìn)行讀寫的程序段，就是臨界區(qū)?！纠?1.8】測(cè)試對(duì)臨界區(qū)不加特別考慮會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果。※

11.5.2對(duì)象鎖機(jī)制Java在語言層次上引入了關(guān)鍵詞synchronized和顯式的Lock對(duì)象來表示這是一個(gè)臨界區(qū)(程序段)。synchronized有兩種格式：格式1： synchronized(任何對(duì)象){ //訪問共享變量的臨界區(qū)(程序段)，又稱同步代碼塊 }格式2：同步化方法。在方法的前面加上synchronized，如： publicsynchronizedvoidadd(){ //臨界區(qū) }共享變量所關(guān)聯(lián)的對(duì)象鎖是如何選擇的？即 synchronized(任何對(duì)象){ //臨界區(qū) }※

11.5.2對(duì)象鎖機(jī)制中“任何對(duì)象”是什么含義？程序員在設(shè)計(jì)代碼時(shí)，對(duì)每一個(gè)共享變量人為地關(guān)聯(lián)一個(gè)對(duì)象(如Objectlock=newObject();),只要同一個(gè)共享變量的所有臨界區(qū)都是對(duì)同一個(gè)對(duì)象(如上述中的lock)加鎖，就達(dá)到互斥的目的。由于共享變量通常以對(duì)象形式存在，因此常見的做法是直接使用該對(duì)象來進(jìn)行加鎖操作?！纠?1.9】用關(guān)鍵字synchronized解決packageorg.concurrency.critical.test程序的問題。11.5.2對(duì)象鎖機(jī)制對(duì)synchronized的進(jìn)一步討論：(1) synchronized鎖定的是一個(gè)具體對(duì)象，通常是共享變量的對(duì)象。用synchronized括起來的程序段是訪問該共享變量的臨界區(qū)，即synchronized代碼塊。由于所有鎖定同一個(gè)對(duì)象的線程之間，在synchronized代碼塊上是互斥的，也就是說，這些線程的synchronized代碼塊之間是串行執(zhí)行的，不再是互相交替穿插并發(fā)執(zhí)行，因而保證了synchronized代碼塊操作的原子性。但synchronized代碼塊與所有線程的非synchronized代碼塊之間以及非synchronized代碼塊與非synchronized代碼塊之間都是互相交替穿插并發(fā)執(zhí)行的，故synchronized代碼塊操作的原子性是邏輯上的，而不是物理上的不可打斷。(2) 每一個(gè)Java對(duì)象都有且只有一個(gè)對(duì)象鎖。任何時(shí)刻，一個(gè)對(duì)象鎖只能被一個(gè)線程所擁有。若兩個(gè)或多個(gè)線程鎖定的不是同一個(gè)對(duì)象，則它們的synchronized代碼塊可以互相交替穿插并發(fā)執(zhí)行。(3) 所有的非synchronized代碼塊或方法，都可自由調(diào)用。如線程A獲得了對(duì)象鎖，調(diào)用需要該對(duì)象鎖的synchronized代碼塊，其他線程仍然可以自由調(diào)用所有非synchronized方法和代碼。11.5.2對(duì)象鎖機(jī)制(4) 若線程A獲得了對(duì)象O的對(duì)象鎖，調(diào)用對(duì)象O的synchronized代碼塊或方法，則線程A仍然可以調(diào)用其他任何需要對(duì)象O的鎖的synchronized代碼塊或方法，這是因?yàn)榫€程A已經(jīng)獲得了對(duì)象O的對(duì)象鎖了。線程A同時(shí)可以調(diào)用需要另一個(gè)對(duì)象K的鎖的synchronized代碼塊或方法，這意味著線程A同時(shí)擁有對(duì)象O和對(duì)象K的對(duì)象鎖。(5) 只有當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行完它所調(diào)用的synchronized代碼塊或方法時(shí)，無論是正常執(zhí)行完，還是異常拋出，該線程才會(huì)釋放所獲取的對(duì)象鎖。(6) synchronized并不必然地保護(hù)數(shù)據(jù)。程序員應(yīng)該仔細(xì)分析，識(shí)別出程序中所有的臨界區(qū)，并對(duì)這些臨界區(qū)施加synchronized機(jī)制。若有一處或多處遺漏，則共享變量中數(shù)據(jù)就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。(7) 臨界區(qū)中的共享變量應(yīng)定義為private型。否則，其他類的方法可能直接訪問和操作該共享變量，這樣synchronized的保護(hù)就失去了意義。所以只能通過臨界區(qū)訪問共享變量。故鎖定的對(duì)象通常是this，即通常格式都是：synchronized(this){…}(8) 一定要保證，所有對(duì)共享變量的訪問與操作均在synchronized代碼塊中進(jìn)行。11.5.2對(duì)象鎖機(jī)制(9) 通常共享變量都是實(shí)例變量。若臨界區(qū)中的共享變量是一個(gè)類變量，則問題復(fù)雜化了，因?yàn)轭惙椒ㄅc實(shí)例方法均可訪問類變量。而synchronized鎖定的必須是對(duì)象，不能是類。建議是若臨界區(qū)中的共享變量是一個(gè)類變量，則應(yīng)該用類方法來訪問操作該類變量。這個(gè)類方法成為一個(gè)臨界區(qū)，必須將該類方法定義為synchronized方法。所有要訪問該共享類變量的實(shí)例方法，都應(yīng)該調(diào)用定義為synchronized的類方法進(jìn)行。若實(shí)例方法一定要想在自己的代碼內(nèi)部，不通過synchronized的類方法訪問共享類變量，則可通過synchronized(類名.class){…來訪問類鎖。Java中，每一個(gè)類都有一個(gè)類對(duì)象，這個(gè)類對(duì)象實(shí)際上是java.lang.Class的一個(gè)實(shí)例對(duì)象，所謂類鎖就是這個(gè)類對(duì)象的一把鎖。注意類鎖與這個(gè)類的實(shí)例對(duì)象的對(duì)象鎖雖然都是對(duì)象鎖，卻是不同的兩把鎖。所有像synchronized(類名.class()){＝同步代碼塊}這樣鎖定類對(duì)象（注意：不是鎖定類的某一個(gè)實(shí)例對(duì)象），其中的synchronized代碼塊，都是串行執(zhí)行的，訪問或使用類鎖要仔細(xì)考慮和權(quán)衡。(10)當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入死亡狀態(tài)，線程擁有的所有的對(duì)象鎖都被釋放。11.5.3顯式的Lock對(duì)象JavaSE5引入了java.util.concurrent.lock類庫，這是解決互斥問題的第二種機(jī)制。用ReentrantLock類創(chuàng)建一個(gè)Lock對(duì)象，來保護(hù)臨界區(qū)。用ReentrantLock保護(hù)代碼塊的基本結(jié)構(gòu)如下。 privateLocklocker=newReentrantLock();locker.lock(); //加鎖try{ …}finally{ locker.unlock(); //解鎖 }lock()與unlock()必須配套使用。必須確保lock()對(duì)應(yīng)的unlock()一定會(huì)得到執(zhí)行。因此，必須把unlock()放到finally塊中，確保無論是正常執(zhí)行，還是異常拋出，unlock()一定會(huì)得到執(zhí)行。【例11.10】使用Lock對(duì)象實(shí)現(xiàn)線程互斥。11.6線程同步j(luò)oin()方法是Thread類的一個(gè)方法，而wait()、notify()、notifyAll()是java.lang.Object類的方法，這意味著，任何一個(gè)Java對(duì)象（包括線程對(duì)象）都有wait()、notify()、notifyAll()方法，但只有線程對(duì)象才有join()方法。wait()方法有兩種格式：格式1：publicfinalvoidwait()throwsInterruptedException只有擁有該對(duì)象的“對(duì)象鎖”的線程才能調(diào)用該對(duì)象的wait()方法。該方法的功能是，使調(diào)用者（線程）釋放該“對(duì)象鎖”，并進(jìn)入“阻塞”狀態(tài)，Java系統(tǒng)將這個(gè)調(diào)用者（線程）放入該對(duì)象的wait等待隊(duì)列中。當(dāng)另外一個(gè)線程調(diào)用該對(duì)象的notify()、notifyAll()方法時(shí)，喚醒處于這個(gè)對(duì)象的wait等待隊(duì)列中的線程，進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。線程喚醒后能否沿原來斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行，取決于該線程能否重新得到該對(duì)象的“對(duì)象鎖”。若得不到對(duì)象鎖，則根據(jù)synchronized的獲取對(duì)象鎖的機(jī)制，該線程將進(jìn)入“阻塞”狀態(tài)，并被放入該對(duì)象的對(duì)象鎖等待隊(duì)列中。當(dāng)其他線程歸還對(duì)象鎖時(shí)會(huì)自動(dòng)喚醒它。如前所述，另一個(gè)線程若調(diào)用該線程的interrupt()方法，將喚醒該線程，中斷它的“阻塞”狀態(tài)，進(jìn)入“運(yùn)行”態(tài)。但只有該線程重新獲取到該對(duì)象的“對(duì)象鎖”時(shí)，才會(huì)拋出InterruptedException異常給該線程。wait()方法使該線程只釋放這個(gè)對(duì)象的對(duì)象鎖并進(jìn)入這個(gè)對(duì)象的wait等待隊(duì)列中，若該線程同時(shí)還擁有其他對(duì)象的對(duì)象鎖，這些對(duì)象鎖不會(huì)被釋放。釋放對(duì)象鎖的主要原因是盡可能降低產(chǎn)生線程間死鎖的機(jī)率?！?/p>

11.6線程同步格式2：publicfinalvoidwait(long

timeout)throwsInterruptedException其中：timeout是毫秒。含義同上。只增加了當(dāng)指定的時(shí)間一到，線程被喚醒，進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。然后線程試圖重新獲取對(duì)象鎖。只有獲取到對(duì)象鎖，才能繼續(xù)原先的斷點(diǎn)往下執(zhí)行。若timeout=0，則等同于wait()。notify()和notifyAll()方法notify的格式為：publicfinalvoidnotify()只有擁有該對(duì)象的“對(duì)象鎖”的線程才能調(diào)用該對(duì)象的notify()方法。該方法的功能是，從該對(duì)象的wait等待隊(duì)列中選擇一個(gè)線程喚醒它，選擇的算法由具體實(shí)現(xiàn)者決定，可簡單認(rèn)為是從隊(duì)列中任意選擇一個(gè)線程。大部分情況下，wait()與notify()或notifyAll()是配套成對(duì)使用的。若對(duì)一個(gè)wait()，程序員忘記用相應(yīng)的notify()或notifyAll()來喚醒，則極大地增加產(chǎn)生死鎖的概率?？紤]到盡可能降低死鎖產(chǎn)生的潛在可能性，通常建議使用notifyAll()，其格式為：publicfinalvoidnotifyAll()【例11.11】線程間的同步。11.6線程同步對(duì)wait()/notify()/notifyAll()的小結(jié)：(1) 必須保證，每一個(gè)wait()都有相應(yīng)的